Elektrische Leiter und Isolatoren

Nicht alle Materialien leiten Strom und nicht alle Materialien leiten Strom gleich gut. Warum muss man zum Beispiel bei einem Gewitter das Schwimmbecken verlassen? Und warum ist man im Auto dagegen sicher? Das liegt daran, dass Wasser Strom leitet und man somit bei einem Blitzeinschlag im Schwimmbecken einen Stromschlag bekommen könnte. Metall ist sogar ein noch besserer Leiter, weshalb bei einem Blitzeinschlag im Auto der Strom aussen über die Karosserie geleitet wird und die Personen im Inneren des Autos sicher sind.

Es gibt also gute Leiter, schlechte Leiter und Nichtleiter, sogenannte Isolatoren.

Leiter

Beispiele für elektrische Leiter sind:

Metalle (Eisen, Gold, Aluminium, Kupfer etc.)
Wasser (je höher der Salzgehalt, desto besser leitet es)
Kohle
der menschliche Körper (besteht hauptsächlich aus Wasser)
feuchtes Holz

Isolatoren

Beispiele für elektrische Isolatoren sind:

Kunststoffe
Glas
Keramik
Destilliertes (salzfreies) Wasser
Öl
trockenes Holz
Papier

Beispiel

Anna soll in der Schule einen Stromkreis bauen, um eine kleine Glühlampe zum Leuchten zu bringen. Sie bekommt von der Lehrerin die Glühlampe, eine Batterie, drei Kabel, ein Stück Kupferdraht, ein Stück Papier und eine Bleistiftmine. Sie soll nun den einen Pol der Batterie mit einem Kontakt der Glühlampe verbinden. Die anderen beiden Kabel soll sie jeweils am anderen Pol der Batterie und am zweiten Kontakt der Lampe befestigen. Welcher Gegenstand würde sich am besten eignen, um die beiden Kabel miteinander zu verbinden und somit den Stromkreis zu schliessen?

Wählt Anna das Papier, so wird die Glühlampe nicht leuchten, da Papier kein Leiter ist. Wählt Anna hingegen die Bleistiftmine oder den Kupferdraht, so sollte die Lampe leuchten, da sowohl Graphit, als auch Kupfer, Leiter sind. Da Kupfer ein besserer Leiter als Graphit ist, wird die Lampe heller leuchten wenn Anna den Kupferdraht wählt, als wenn sie die Bleistiftmine verwendet.

Erklärung

Als elektrischen Strom bezeichnet man bewegte Ladungen. Damit also Strom durch ein Material fliessen kann, müssen sich die Ladungen durch das Material bewegen können.

Hier liegt auch der Unterschied zwischen Leitern und Isolatoren. In elektrischen Leitern können sich die Ladungen gut bewegen, je besser sie sich bewegen können, desto grösser ist die Leitfähigkeit des Materials. In Isolatoren hingegen sitzen die Ladungen auf festen Plätzen und können sich nicht frei bewegen, somit kann auch kein Strom fliessen.

Beispiel

Warum solltest du im besten Fall nicht in die Steckdose fassen?

Wie oben bereits erwähnt, ist Salzwasser ein relativ guter elektrischer Leiter. Da der menschliche Körper zu einem grossen Teil aus Wasser besteht, in welchem Salze und Mineralien gelöst sind, ist er ein elektrischer Leiter. Wenn du also in die Steckdose fasst, kannst du mit deinem Körper den Stromkreis schliessen. Ein Stromfluss dieser Stärke kann zu schweren Verletzungen, Herzrhythmusstörungen und auch dem Tod führen. Deshalb darfst du deine Experimente auch nur mit Batterien oder Kleinspannungsnetzgeräten durchführen. Hier würde im schlimmsten Fall nur ein kleiner, ungefährlicher Strom durch deinen Körper fliessen.